Skip to main content
< Tornar a notícies
Imatges fluorescents de neurones humanes creixent sobre recobriments amb molècules de moviment ràpid (Foto: IBEC).
 16.01.2023

Aconsegueixen cultivar neurones madures per estudiar malalties neurodegeneratives

Investigadors de l’Institut de Bioenginyeria de Catalunya (IBEC), amb seu al Parc Científic de Barcelona, i de la Universitat de Barcelona (UB) han aconseguit crear les primeres neurones altament madures a partir de cèl·lules mare pluripotents induïdes humanes (iPSCs) usant un material sintètic. L’estudi, publicat a la revista Cell Stem Cell, obre noves oportunitats per a la investigació mèdica i possibles teràpies per a malalties neurodegeneratives i lesions traumàtiques.

La matriu extracel·lular és essencial per al desenvolupament de cèl·lules al laboratori, ja que proporciona suport estructural, regula la senyalització i diferenciació cel·lular, manté la seva integritat i proporciona un ambient adequat per al creixement cel·lular.

Fins ara, s’havia aconseguit generar neurones a partir de cèl·lules mare pluripotents induïdes humanes (iPSCs), però aquestes neurones presentaven un grau de maduresa funcional insuficient, semblant al de neurones en etapes primerenques de desenvolupament. Això limitava la seva capacitat per investigar malalties neurodegeneratives, ja que són les neurones adultes les que degeneren. La maduració ineficient de les neurones diferenciades a partir d’iPSC, es devia en part a la manca de senyals que es troben a entorn de les neurones, la matriu extracel·lular.

Per recrear la matriu extracel·lular i aconseguir una maduració i funcionalitat similar a les neurones del sistema nerviós en condicions fisiològiques, els investigadors de l’IBEC i la UB van utilitzar “molècules ballarines”, una tècnica revolucionària presentada l’any passat per la Dra. Zaida Álvarez, investigadora Ramón y Cajal a l’IBEC, i el professor Samuel I. Stupp de la Universitat de Northwestern,  director de l’Institut Simpson Querrey de BioNanotecnologia (SQI) i professor distingit Severo Ochoa a l’IBEC.

“Es tracta de la primera vegada que s’aconsegueixen madurar neurones derivades d’iPSC humanes amb una matriu sintètica. Aquesta plataforma permetrà als laboratoris disposar de neurones madures humanes per estudiar múltiples malalties neurològiques i desenvolupar noves teràpies”, comenta Zaida Álvarez,  coprimera autora de l’estudi.

Els investigadors creuen que, en avançar l’edat de les neurones en cultius cel·lulars, es podran millorar els experiments per comprendre millor les malalties d’aparició tardana. “Comptar amb neurones madures al laboratori és essencial per avançar en la comprensió de malalties neurodegeneratives, com la malaltia d’Alzheimer, Parkinson o l’esclerosi lateral amiotròfica (ELA), i en el desenvolupament de teràpies eficaces i segures”, comenta el Dr. Alberto Ortega, investigador Ramon i Cajal a la Facultat de Medicina i Ciències de la Salut de la Universitat de Barcelona (UB), membre de l’Institut de Neurociències de la UB (UBneuro) i coprimer autor del treball.

Zaida Álvarez i Alberto Ortega (Foto: IBEC/UB).

Al nou estudi, Zaida Álvarez i Alberto Ortega van trobar que les nanofibres amb més moviment molecular van donar lloc a millores en els cultius de neurones humanes. En altres paraules, les neurones cultivades en aquests materials sintètics més dinàmics van mostrar més maduresa, amb menys agregació i amb una senyalització més intensa.

“Creiem que això funciona perquè els receptors es mouen molt ràpid a la membrana cel·lular i les molècules de senyalització de les nostres bastides també es mouen molt ràpid”, explica el Prof. Stupp.

Com a part de la recerca, es van agafar cèl·lules d’un pacient amb ELA per transformar-les en neurones específiques del pacient, el tipus cel·lular afectat en aquesta malaltia neurodegenerativa. Aquestes neurones es van cultivar durant dos mesos en els materials sintètics per a desenvolupar característiques pròpies de la malaltia de l’ELA. “

Això no només ha proporcionat una nova finestra per estudiar l’ELA, sinó que aquest sistema també es podrà utilitzar per estudiar i provar possibles teràpies en altres malalties neurològiques”, comenta Evangelos Kiskinis, professor de neurologia i neurociència a l’Escola de Medicina Feinberg de la Universitat Northwestern i investigador Robertson de la New York Stem Cell Foundation.

Més endavant, aquestes neurones altament funcionals, gràcies al material sintètic, podrien trasplantar-se en pacients amb pèrdua de neurones, per lesió o malaltia, cosa que podria restaurar la cognició o les sensacions perdudes. I, pel fet que les cèl·lules inicials podrien provenir del mateix pacient, les neurones derivades i trasplantades no generarien rebuig.

» Article de referència: Álvarez, Z.; Ortega, J. A. et al. “Artificial extracellular matrix scaffolds of mobile molecules enhance maturation of human stem cell-derived neurons”. Stem Cell Stem, January 2023. Doi: 10.1016/j.stem.2022.12.010

» Per a més informació: web de l’IBEC [+]